(57)【要約】【課題】固体吸着材の吸着能力低下の問題がなく放射性汚染水から効率よく放射性物質を除去できる放射性汚染水の処理方法および処理システムの提供。【解決手段】放射性汚染水の処理方法および処理システムは、放射性汚染水にゼオライトの粉末を投入する工程と、投入したゼオライトに放射性汚染水中の放射性物質を吸着させる工程と、放射性物質が吸着したゼオライトと処理水とを固液分離する工程と、を備え,放射性汚染水を連続的に処理することを特徴とする放射性汚染水の処理方法及びこれを利用した処理システムとする。【選択図】図１
2013050418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性汚染水にゼオライトの粉末を投入する工程と、
投入したゼオライトに放射性汚染水中の放射性物質を吸着させる工程と、
放射性物質が吸着したゼオライトと処理水とを固液分離する工程と、を備え、放射性汚染水を連続的に処理することを特徴とする放射性汚染水の処理方法。
【請求項２】
前記固液分離工程は、
ゼオライトを凝集させる凝集剤を、ゼオライトの粉末を含む放射性汚染水に投入する工程と、
放射性物質が吸着したゼオライトを凝集沈降させる工程と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の放射性汚染水の処理方法。
【請求項３】
前記固液分離工程は、さらに、
前記凝集沈降により形成された前記ゼオライトのケーキをフィルタープレスによりろ過する工程と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の放射性汚染水の処理方法。
【請求項４】
前記凝集剤がポリ塩化アルミニウム溶液であることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の放射性汚染水の処理方法。
【請求項５】
前記ゼオライトの粉末の粒度が１００メッシュより小さいことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の放射性汚染水の処理方法。
【請求項６】
放射性汚染水にゼオライトの粉末を投入する投入装置と、
放射性物質を投入したゼオライトに吸着させるための吸着槽と、
放射性物質が吸着したゼオライトと処理水とを固液分離する固液分離装置と、
を備えたことを特徴とする放射性汚染水の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性汚染水の処理方法および処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の放射性汚染水から放射性物質を除去するため、放射性汚染水に炭酸イオンと活性臭素化合物の処理薬剤を段階的に注入し、放射性物質をゼオライトに吸着させるとともに水に対して不溶なものとして沈殿分離等する放射性物質含有の廃液処理方法と装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、福島等の原子力発電所の原発事故現場で行われている放射性汚染水を処理する方法として、密閉型のカードリッジ内にゼオライトの粗粒子を入れることによりセシウムの吸着塔とし、これに放射性汚染水を通過させて放射性物質を吸着分離している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2002−267795号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の放射性物質を含有した廃液の処理方法及び装置や、前述の原発事故現場で行われている方法にあっては、カートリッジに入れたゼオライト等の固体吸着材に放射性汚染水を通水処理するため、ゼオライト等の固体吸着材の表面に放射性物質が吸着すると、固体吸着材の吸着能力が徐々に低下していき、固体吸着材の利用率が低いものとなる。また、このような処理方法は、高度な装置を必要とするにもかかわらず処理効率が低いという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、固体吸着材の吸着能力低下の問題がなく放射性汚染水から効率よく放射性物質を除去できる放射性汚染水の処理方法および処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る放射性汚染水の処理方法は、放射性汚染水にゼオライトの粉末を投入する工程と、投入したゼオライトに放射性汚染水中の放射性物質を吸着させる工程と、放射性物質が吸着したゼオライトと処理水とを固液分離する工程と、を備え、放射性汚染水を連続的に処理することを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記固液分離工程が、前記凝集沈降により形成された前記ゼオライトのスラッジをフィルタープレスにより脱水する工程と、を備えていてもよい。
【０００９】
さらに、前記凝集剤がポリ塩化アルミニウム溶液であってもよく、前記ゼオライトの粉末の粒度が１００メッシュ（網目の孔径１５０μｍ）以下であってもよい。
【００１０】
本発明に係る放射性汚染水の処理システムは、放射性汚染水にゼオライトの粉末を投入する投入装置と、放射性物質を投入したゼオライトに吸着させるための吸着槽と、放射性物質が吸着したゼオライトと処理水とを固液分離する固液分離装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本願での固液分離工程とは、主としてゼオライト粉末からなる固相とその他の液相とを分離する工程をいう。従って、例えば凝集沈殿工程、脱水工程（フィルタープレス等）を行う工程のいずれか１つでも固液分離工程であるし、それらを組み合わせたものも固液分離工程である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、放射性汚染水にゼオライトの粉末を投入する工程と、投入したゼオライトに放射性汚染水中の放射性物質を吸着させる工程と、放射性物質が吸着したゼオライトと処理水とを固液分離する工程と、を備え、放射性汚染水を連続的に処理するものである。
【００１３】
すなわち、福島原発で使用されたアレバ社製のカートリッジタイプの吸着塔のような連続的な通水処理方法と異なり、常に新しいゼオライトを投入して放射性物質の吸着に用い、これを固液分離して放射性汚染水中の放射性物質の濃度を低減するものであるから、ゼオライトの使用効率の低下という問題が発生することがない。また、カートリッジのような吸着装置を使用することなく放射性汚染水を浄化することができる。
【００１４】
また、前記固液分離工程が、前記凝集沈降により形成された前記ゼオライトのスラッジをフィルタープレスにより脱水する工程を備えるものであれば、主に放射性物質のセシウム１３７が吸着したゼオライトのブロックとすることができ、ブロックの体積をより小さいものとすることができる。そのため、ブロックの地中埋設スペースが極力少なくすむ。
【００１５】
フィルタープレスの圧縮段階で、通常では毛細管現象で入りにくい多孔質のゼオライト内部空間にも処理水が入り込んで残存する放射性物質の最終的な吸着がなされるので、よりゼオライトの利用効率が高まることとなる。
【００１６】
前記凝集剤としてポリ塩化アルミニウム溶液を用いることとすれば、ゼオライトの粒子同士が好適に架橋されて沈殿を生じやすくなる。ここで、ゼオライトのイオン吸着性はpH非依存性の傾向が強いため、ポリ塩化アルミニウム溶液を使用して放射性汚染水のpHが低下しても、放射性物質の吸着性が低下しにくい。
【００１７】
前記ゼオライトの粉末の粒度が１００メッシュ（網目の孔径１５０μｍ）以下であれば、より効率よく放射性物質を吸着することができる。
【００１８】
本発明に係る放射性汚染水の処理システムは、放射性汚染水にゼオライトの粉末を投入する投入装置と、放射性物質を投入したゼオライトに吸着させるための吸着槽と、放射性物質が吸着したゼオライトと処理水とを固液分離する固液分離装置と、を備えているので、上述したように、放射性汚染水を連続処理するものであるため、ゼオライトの使用効率の低下という問題が発生することがない放射性汚染水の浄化システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る実施形態の放射性汚染水の処理システムの概要を示す図である。
【図１Ａ】放射性汚染水の処理システムのジェット式ノズルの拡大図である。
【図２】図１の放射性汚染水の処理システムの処理フローの概略を示す図である。
【図３】(ａ)は、ゼオライト粉末を投入した放射性汚染水中の固形分と水についての重量と容量を示す。(ｂ)は、(a)の放射性汚染水中のゼオライトを凝集沈殿させた後に、水を引き抜いて得られるスラッジの固形分と水についての重量と容量を示す。(ｃ)は、(ｂ)のスラッジをフィルタープレスした後のゼオライトケーキに含まれる固形分と水の重量と容量を示す。(ｄ)は、(a)の放射性汚染水についてのヌッチェ試験の結果を示す。(e)は、ゼオライト粉末を投入した放射性汚染水の原水量と原水中の泥分量を示す。
【図４】実施例１〜６の条件と結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る放射性汚染水の処理方法について、図１〜４を参照しながら説明する。
(放射性汚染水の処理方法)
本発明に係る放射性汚染水の処理方法は、放射性汚染水にゼオライトの粉末を投入する工程と、投入したゼオライトに放射性物質を吸着させる工程と、放射性物質が吸着したゼオライトと処理水とを固液分離する工程と、を有し、放射性汚染水を連続的に処理するものである。
【００２１】
上記各工程を行なって、ゼオライト粉末を用いて放射性汚染水を連続処理することにより、特に高度な浄化装置を使用せずとも、より効率的に放射性物質で汚染された水を浄化することができる。
＜放射性汚染水＞
ところで、放射性物質で汚染された水が発生するのは、原子力発電所で原子炉が損壊する事故がおきた場合や、核実験で漏れ出た放射性物質が偏西風等で飛散した場合等である。また、汚染ガレキ洗浄等による排水、汚染土壌洗浄等による排水、高濃度洗浄排水等も含まれる。
【００２２】
このうち、特に原子力発電所で発生した放射性汚染水については、セシウム１３７の放射性物質が多く含まれ、効率よく放射性物質を除去する必要がある。
【００２３】
放射性物質としては、セシウム１３７（半減期３０年）、ストロンチウム90（半減期２８．９年）、ヨウ素１３１（半減期８日）、キセノン133（半減期５．３日）、クリプトン88（半減期２．８時間）等があるが、半減期が３０年近くある点で特に問題となるのはセシウム１３７やストロンチウム９０である。特にストロンチウム８９、９０はヒトの生育期に摂取されると骨組織等に蓄積され内部被爆の原因となる。
＜ゼオライト＞
ゼオライトは、セシウム１３７やストロンチウム８９、９０のイオン種に高い親和性を示す。ここで、交換性の各陽イオン種の親和性については、セシウム（Cs）＞ルビジウム（Rb）＞カリウム（K）＞アンモニア（NH4＋）＞バリウム（Bａ）＞ストロンチウム（Sr）＞ナトリウム（Nａ）＞カルシウム（Cａ）＞鉄（Fe）＞アルミニウム（Al）＞マグネシウム（Mg）＞リチウム（LI）となっている。
【００２４】
ゼオライトは、結晶構造中に分子レベルの大きさの孔をもった、アルミノ珪酸塩である。その構成要素中である酸素４面体のSi４＋イオンをAl３＋イオンで置き換えられていることにより、１＋価の電荷が不足した状態となっている。これを補うためにNａ＋イオン等の交換性陽イオンが動きやすい形で存在することとなるため、ゼオライトは、陽イオンを吸着するいわゆる陰イオン交換樹脂としての機能を発揮する。
【００２５】
ここで、ゼオライト１kg（CEC：160meq/100g）でセシウム（Cs：原子量133）の最大吸着量（理論値）は２１２gである。「CEC（meq）」はイオン交換容量(単位)を示す。
【００２６】
しかし、ゼオライトは多孔質の鉱物であり、ゼオライト内部の各孔内の反応基の箇所まで放射性汚染水が入り込みにくいこと等の理由から、実際のイオン交換容量は理論値より低いものとなる。１．０％有効であればゼオライト１kgあたりセシウム137を約２．１３g、同様に０．１％有効であれば約０．２１g、０．０１％有効であれば０．０２１gイオン交換できることとなる。
【００２７】
ゼオライトの種類によっては多少変動し、例えばイズモゼオライトでは上記理論値の約８０％程度のイオン交換容量となる。
【００２８】
そこで、ゼオライトを粉末化することで表面積を増加させて吸着効率を高めることができる。吸着効率と各粒子径との関係から、１００メッシュ（網目の孔径１５０μｍ）以下のゼオライト粉末が特に好ましい。
＜凝結剤＞
本発明に使用可能な凝結剤は、放射性汚染水に投入されたゼオライト粒子同士を凝結する、つまり団粒化させやすくするものであり、固液分離作用がある。例えば、ポリ塩化アルミニウム（PAC）、塩化アルミニウム、硫酸バン土、ポリアミン、DADMAC、メラミン酸コロイド等を用いることができる。
＜高分子凝集剤＞
高分子凝集剤は、放射性汚染水に投入された個々のゼオライト粒子を不安定化させ、架橋、凝集沈殿を促進させるものである。
【００２９】
高分子凝集剤が放射性汚染水中のゼオライト粒子に吸着し、粒子と粒子が架橋されて凝集し、更に巨大なフロックの形成が促進される。ノニオン系、アニオン系、カチオン系のいずれの高分子凝集剤を使用することができる。
（汚染水の処理フロー）
以下に、図２を参照しながら主な処理工程について処理フロー順に説明する。
＜前処理工程＞
放射性汚染水に粒状物等の不純物が含まれている場合、前処理工程で沈殿処理等をすることで、不純物を除去してゼオライトの利用効率の低下を防止することができる。しかし、放射性汚染水に不純物が含まれていない等、その水質が既に分かっているような場合には、この前処理工程は行う必要はない。
＜ゼオライトの粉末の混合、攪拌及び吸着工程＞
この工程は、ゼオライトの粉末を放射性汚染水に混合し、均一となるまで攪拌し、放射性物質をゼオライトに吸着させる工程である。
【００３０】
放射性汚染水中のセシウム１３７の濃度や放射性汚染水中のストロンチウム８９、９０の濃度はおよそ約１〜１０mg/Lであり、実際のイオン交換基容量を考慮すると、放射性汚染水に対して約５，０００〜２０，０００mg/Lのゼオライト粉末が懸濁するように投入することが好ましい。
【００３１】
ゼオライト粉末を凝集沈殿させることでゼオライトが汚泥塊となるが、汚泥塊となりやすさ（フロック性）を高めるために、ゼオライト粉末は２０，０００mg/L程度とするのが特に好ましい。フロック性が高ければ、凝集沈殿のみでも、ある程度の固液分離が可能となり、また、フィルタープレスでのフィルタろ過の効率も高いものとなる。
【００３２】
また、ゼオライトに吸着させる時間については、吸着時間に比例してセシウム１３７やストロンチウム８９，９０の放射性物質の吸着量が増えて放射性物質の除去率が高まるが、およそ２０時間以上とした場合は、それ以上の放射性物質の除去率が望めないことから、２０時間未満とすることが望ましい。
【００３３】
放射性物質の吸着については、ゼオライト粉末を投入した懸濁水を吸着槽にて見かけ対流時間３０分程度として対流させる。例えば、吸着槽の攪拌羽根をプロペラ式又はタービン式として360r.p.m.で周速６〜９m／秒で懸濁水を連続攪拌する。
【００３４】
また、放射性物質を吸着させたゼオライトであっても、全てのイオン交換基が使用されていないことが多い。このようなゼオライトは依然として吸着性能を有していることから、新たな放射性汚染水と混合させることで、未使用のイオン交換基にさらにセシウム１３７やストロンチウム８９，９０を吸着させることができ、ゼオライトの利用効率を高めることができる。具体的には、一回使用したゼオライトをさらに複数回、上記処理に供することが望ましい。
＜pH調整工程＞
pH調整工程は、ゼオライトの表面にある電荷を調整してセシウム１３７やストロンチウム８９，９０を吸着させやすくするものである。
【００３５】
また、pH調整工程は、ゼオライト粒子の凝結と凝集の前処理として行われ、一般に、凝結や凝集には最適のpH範囲があり、このpH範囲内に原水を調整するために行われる。
【００３６】
放射性汚染水のpＨとしては、後述の交換容量を確保する観点からpH６．０〜８．０程度に調整するのが好ましい。
【００３７】
これは、ゼオライトのイオン交換能は基本的にpH非依存性であるが、使用するゼオライトの種類によって放射性汚染水のpHに依存して陽イオン交換容量が変化するものもあるためである。このようなゼオライト種の場合には、放射性汚染水のpH８付近と比較的に高めに設定しておくことで、ゼオライトの陽イオン交換容量が増える。
【００３８】
上述したポリ塩化アルミニウムを投入した後の放射性汚染水の中和は、例えば炭酸ガスをバブリングすることにより行う。炭酸ガスのバブリングは、徐々に炭酸ガスが溶け込むことでpHを微調整できるので、後述の凝集沈殿に最も好適なpHに調整できる点で有利である。
【００３９】
ポリ塩化アルミニウム投入後の中和では、放射性汚染水のpHを７．５〜８．０の中性領域に推移させてゼオライト粒子を団粒化し沈殿させやすくするが、pHを６．５〜７．０であれば、さらに好適に凝集沈殿がなされることとなる。
【００４０】
ここで、ポリ塩化アルミニウム溶液の混合や中和によって放射性汚染水のpHが変動するが、ゼオライトの性質上、交換容量は基本的にpH非依存性であるため、吸着した放射性物質が遊離しにくい。
＜凝集沈殿工程＞
凝集沈殿工程は、ゼオライトを含む放射性汚染水に各種の凝結剤および凝集剤を投入することにより、放射性汚染水中のゼオライト粒子を凝結、凝集そして沈殿させる工程である。
【００４１】
具体的には、例えば無機凝集剤であるポリ塩化アルミニウム（PAC）を上記した所定量となるように投入し、この投入により低下したpHを中和することで水酸化アルミニウムを生成させる。これにより放射性汚染水中のゼオライト粒子同士を凝結させる。
【００４２】
さらに、高分子凝集剤を投入して、これにゼオライト粒子を高分子凝集剤により凝集させて、次第に大きな重いゼオライトのフロックに成長させる。
【００４３】
凝集沈殿工程後の上澄液については、放射線量を計測する装置により計測を行い、９０ベクレル(Bq/L)のWHO基準値以下であれば、排水として放流することができる。したがって、これを上回る上澄液となる場合は再びゼオライトの吸着処理に供されることとなる。
＜脱水工程＞
脱水工程は、凝集沈殿したゼオライトのスラッジを脱水できる公知の方法であればどの脱水でもよいが、特に、フィルタープレスを用いるのが好ましい。
【００４４】
これは、脱水後に放射性物質を吸着したゼオライトがより容量が小さいブロック状となり、その後に例えば安全な地中等に、セシウム等の放射性物質の殆どが放射能を失う約６０年程度埋設しておくことを考慮すると、より埋設スペースを確保できる方が望ましいからである。ここで、濾布自体も使い捨てとすれば、そのまま搬送して地中に埋設することも可能となる。
【００４５】
フィルタープレスする際の条件については、例えばろ過圧５〜８kg／cm２、脱水時間１時間程度、最終的なケーキの厚さ３０mmとすることができる。
【００４６】
この脱水工程でろ布から滲出するろ液について、放射線量を計測する装置で放射線を測定し、９０ベクレル(Bq/L)のWHO基準値以下であれば、排水として放流することができる。したがって、これを上回る上澄液となる場合は再びゼオライトの吸着処理に供されることとなる。
【００４７】
ゼオライトの利用効率の観点から、フィルタープレスの圧縮段階で、通常では毛細管現象で入りにくい多孔質のゼオライト内部空間にも処理水が入り込んで残存する放射性物質の最終的な吸着がなされるので、よりゼオライトの利用効率が高まることとなる。また、ゼオライトを大量に脱水処理することができる点で有利となる。
【００４８】
この脱水処理で得られたゼオライトケーキはケーキコンテナに集められて、コンテナごと埋め立て箇所等に搬送することができる。
(放射性汚染水の処理システム)
以下、本発明に係る実施の形態の放射性汚染水の処理システムを、図面を参照しながら説明する。図１に本発明に係る放射性汚染水の処理システムを示す。
【００４９】
この放射性汚染水の処理システム１は、図１に示すように、放射性汚染水を一時的に貯留する介所枡２からの放射性汚染水を前処理する前処理水槽３と、前処理水槽３からの放射性汚染水とゼオライトとを混合して放射性物質をゼオライトに吸着させる放射性物質の吸着槽４と、この吸着槽４に所定の粒度分布のゼオライト粉末を投入するゼオライト投入装置１１と、放射性物質の吸着槽４からの濁水を中和等する中和・原水槽５と、中和・原水槽５からの濁水にポリ塩化アルミニウム（PAC）を投入するPAC投入装置１３と、同様に炭酸ガスをバブリングする炭酸ガス投入装置１４と、同様に高分子凝集剤の溶液を投入・混合する高分子凝集剤投入装置１５と、各種薬剤が投入された放射性汚染水を混合する混合塔６と、混合塔６からの濁水を濁水処理する凝集沈殿槽７と、沈降したゼオライトスラッジを脱水するフィルタープレス１０等とを有している。
【００５０】
まず、図１の示すように、設備外から引き込まれた管ａから介所枡２に放射性汚染水を流入させ、一時的に放射性汚染水を貯留する。この介所枡２には、貯留している放射性汚染水の放射線量を計測する放射線計測装置（不図示）と、送水ポンプ２Aとが設けられている。そして、放射性汚染水を一定期間、介所枡２に貯留して放射線量を計測したり、安全性の確保や半減期が比較的短いヨウ素１３１の量を減らしたりすることができるようになっている。
【００５１】
次に、介所枡２の放射性汚染水は送水ポンプ２Aにより管bを介して前処理水槽３に送水される。この前処理水槽３は、タンク隔壁３Cを介して左右に２つの槽（左：前処理槽、右：原水槽）に区切られ、前処理槽と原水槽は、槽の上部に設けられたオーバーフロー管（図示省略）により互いに連通している。そして、前処理槽に流入した放射性汚染水は、沈殿により砂や砂利の不純物３Bが取り除かれて原水槽から送水ポンプ３Aにより管bを通じて吸着槽４に送水される。
【００５２】
この吸着槽４にはゼオライト投入装置１１が併設されており、このゼオライト投入装置１１は、ゼオライトの貯蔵サイロ１１C，ゼオライトを安定的に供給するためのサービスタンク１１Bと、ゼオライトを搬出・搬送する搬送装置１１Aと、この搬出・搬送を制御する制御装置（図示省略）等を有している。
【００５３】
貯蔵サイロ１１C，サービスタンク１１Bから取り出されたゼオライト粉末が搬送装置１１Aにより搬送され、放射性汚染水中のゼオライト濃度が上記所定値となるように、搬送速度が制御されて吸着槽４に投下される。
【００５４】
吸着槽４には攪拌装置４Aが設けられており、ゼオライト粉末を均一に懸濁・分散させることができるようになっている。この一連の動作により、既に上で述べたゼオライトの粉末の混合、攪拌及び吸着工程が行われることとなる。
【００５５】
次に、吸着槽４と中和・原水槽５を繋ぐように管cが設けられており、ゼオライトが懸濁された放射性汚染水は、管cを介して中和・原水槽５に送られる。
【００５６】
この中和・原水槽５には、攪拌装置５Aと、pHメータ５B、送水ポンプ５Cが設けられ、さらに、苛性ソーダ投入装置１２が併設されている。
【００５７】
苛性ソーダ投入装置１２は、苛性ソーダ槽１２Aと、苛性ソーダ槽１２Aから苛性ソーダを送出するための送出可変ポンプ１２Bと、開閉可能なストップ弁V2等を有しており、中和・原水槽５中の放射性汚染水のpH範囲が所定のpHとなるように、ストップ弁V2を開成した状態で送出可変ポンプ１２Bを制御して管eを介して中和・原水槽５に苛性ソーダを投入するものである。
【００５８】
所定のpHに調整された放射性汚染水は、送水ポンプ５Cにより管fとストップ弁V4’等を介して、混合塔６に送られる。この管fには、PAC投入装置１３と、炭酸ガス投入装置１４とがそれぞれ併設されている。また、混合塔６には高分子凝集剤投入装置１５が併設されている。
【００５９】
PAC投入装置１３は、PAC槽１３A、開閉可能なストップ弁V4、送出可変ポンプ１３B等を有し、ストップ弁V４を開成した状態で送出可変ポンプ１３Bを制御して、混合塔６内部の放射性汚染水のPAC濃度が上記所定の濃度となるように、管gを介して送水中の放射性汚染水にPACを投入するものである。この混合塔６内で放射性汚染水とＰＡＣとが十分に混合されることで、ゼオライト同士の凝集反応の効率が高まる。
【００６０】
一方、炭酸ガス投入装置１４は、炭酸ガス貯留タンク１４A、開閉可能なストップ弁V５、気化器１４B、および管hに設けられた電磁弁V6等を有し、ストップ弁V５を開成した状態で電磁弁V6を制御して、混合塔６内部の放射性汚染水のpHが上記所定のpHとなるように、管hを介して送水中の放射性汚染水に炭酸ガスをバブリング投入するものである。
【００６１】
ここで、電磁弁V６は後述する凝集沈殿槽７のpHメータ７Eに接続され、凝集沈殿槽７の放射性汚染水の上澄水のpH値に応じて、その開閉時間を調整することができるようになっている。
【００６２】
高分子凝集剤投入装置１５は、攪拌装置１５A、粉末の高分子凝集剤を溶解・攪拌させるための攪拌槽１５B、手動切換弁V１５，V１６及び送出可変ポンプ１５C等を有している。そして、攪拌槽１５Bの上流側は、管j、ポンプ８Aを介して処理水槽８に接続されている。つまり、放射性物質の濃度が低い処理水槽８からの還流水を水源として所定濃度の高分子凝集剤の原液を調製するものである。
【００６３】
そして、高分子凝集剤投入装置１５は、手動切換弁V１５，V１６、送出可変ポンプ１５Cを制御して、混合塔６内の放射性汚染水中の高分子凝集剤が上記所定の濃度となるように、管iを通じて混合塔６内に原液を投入する。
【００６４】
一方、凝集沈殿槽７は、混合塔６に接続され、混合塔６からの放射性汚染水を吐き出すジェット式ノズル７A（図１A参照）と、このジェット式ノズル７Aの吐き出しにより大きくフロック化されたゼオライトを含有する処理水をさらに固液分離処理する貯留槽７Bと、貯留槽７Bの底部に設けられ搬送用のスクリュー羽根を有してモータMの回転により貯留槽７Bの底部に溜まったスラッジを搬送する搬送装置７Cと、搬送装置７Cの下流側に連結されて引き出されたスラッジの送出管kと、送出管kに設けられ管内のスラッジの送出を制御するためのバルブV１４や送出ポンプ７D等と、を有している。この送出管kは管Iに接続され混合塔６の上流と後述の汚泥貯留槽９に接続されている。
なお、貯留槽７Bには、傾斜板７Gが複数設けられており、この複数の傾斜板７Gは所定間隔を置いて平行配置され、下方から上方へ流れる水流に対して所定の角度だけ傾斜している。この複数の傾斜板７Gの上方には、オーバーフロー樋７Fが併設されている。
【００６５】
ジェット式ノズル７Aは、図１Aに示すように、下端が開口した中空の胴体部７Acと、混合塔６からのゼオライト粉末や各薬剤等を含む放射性汚染水を下端開口から胴体部７Acに流入させる１次ノズル７Abと、胴体部７Acの外方向へ屈曲形成して設けられた複数の２次ノズル７Aａを有している。
【００６６】
１次ノズル７Abから流入した放射性汚染水は胴体部７Acを通じて２次ノズル７Aaから吐出する。このときのエネルギーにより、ゼオライトが大きくフロック化（図１A（ａ）のスラッジSG参照）され、放射性汚染水が処理水とスラッジ（主としてゼオライトからなる汚泥）に分離し、貯留層７Bに流入する。このとき、上方に分離移動する処理水は上記傾斜板７Gを通過して整流され、微小フロックはこの傾斜板７Gの表面に沈殿する。
【００６７】
傾斜板７Gを通過した処理水は傾斜板７Gより上方に設置されたオーバーフロー樋７Fに集水される。その一方で、分離したスラッジは泥分として下方に移動して貯留槽７Bの底部に貯留される。
【００６８】
また、貯留槽７Bのオーバーフロー樋７Fは処理水槽８に接続されており、貯留槽７Bの上部に貯留された処理水が処理水槽８に移動するようになっている。
【００６９】
送出管kで貯留槽７Bから搬出されたスラッジの大部分は、後述の汚泥貯留槽９に搬送されるが、図１に示すように、その一部は管IのバルブV10，V9を通って混合塔６の上流に還流されるようになっている。この作用については後述する。
【００７０】
処理水槽８では、処理水の放射線量を計測する放射線計測装置（図示省略）が設けられており、処理水の放射線量を計測する。そして、WHO基準値（上記参照）以下である場合には排水として設備外へ放流する。
【００７１】
また、WHO基準値を超える場合には、前処理槽３の原水槽（図１において右側）に再度循環させ、基準を下回るまで処理を繰り返す。
【００７２】
一方、処理水槽８の搬出装置７Cで搬出されたゼオライトは、送出ポンプ７D等により汚泥貯留槽９に送られる。この汚泥貯留槽９には、時間の経過とともに貯留槽内部のゼオライトのスラッジが不均一となるのを防止するために、攪拌装置９Aや電極棒式レベル計９B等が設けられている。この汚泥貯留槽９の下部はフィルタープレス１０に開閉可能なストップ弁V１９、送出ポンプ９C等を介して接続されており、送出ポンプ９Cによって、均一化させられたゼオライトのスラッジがフィルタープレス１０に送られる。
【００７３】
フィルタープレス１０は、一般的なものであり、送出されたゼオライトのスラッジをフィルタろ過するものである。フィルタープレス１０は、ゼオライトスラッジに含まれる固形分をフィルタろ過可能なメッシュサイズのろ布１０Aと、このフィルタろ過により得られるゼオライトケーキを搬送する搬送装置１０Bと、フィルタろ過時のろ液を回収するろ液回収装置１０Cを有している。
【００７４】
フィルタろ過によりゼオライトのスラッジがより容積の小さなゼオライトケーキとされ、搬送装置１０Bにより、ゼオライトケーキを保管するためのアームロールコンテナ等１０Dに搬送される。一方、フィルタープレス１０によりプレスされて滲出したろ液は、ろ液回収装置１０Cにより回収され、管hを通じて再び前処理水槽３の原水槽に送られる。また、フィルタープレスに用いたろ布はろ布洗浄ポンプ１７により洗浄される。
【００７５】
以下、本発明に係る実施の形態の放射性汚染水の処理方法と処理システムについての作用を説明する。
[ゼオライトの高効率利用作用]
安価に大量に得られるゼオライト粉末を放射性汚染水に投入して連続処理することから、カートリッジ式のように常に同じゼオライトに通水処理する場合と異なり、新しいゼオライトが使用され放射性物質の吸着効率が高いものとなる上に、処理時間も短縮される。
【００７６】
放射性処理水へのゼオライト添加量が少ない場合、原水中のゼオライト濃度が低くフロック形成効率が低いが、貯留層７Bから搬出されるスラッジの一部を、管Iを通じて混合塔６の上流側に還流させて、原水中のゼオライト粒子の濃度を高めることにより、ゼオライトの衝突確率が高まりフロック形成しやすくさせることができる。
【００７７】
また、凝集沈殿槽７の複数の傾斜板７Gにより沈降面積が増加する。
【００７８】
さらに、傾斜板７Gの上方にオーバーフロー桶７Fを併設することにより、傾斜板７Gを通過する処理水の上昇流が均一化される。これにより、オーバーフロー桶７Fへの微小フロックの混入が極力抑えられるとともに、傾斜板７Gに付着したゼオライトに均一に放射性物質が処理・吸着される。
[フィルタープレスによる作用]
フィルタープレスにより、ゼオライトのスラッジが好適に脱水されて、より小容積のゼオライトケーキとなるので、ゼオライトのスラッジより格段に取り扱いやすくなる。また、フィルタープレスは、他の固液分離装置よりも効率的である。
【００７９】
また、フィルタープレスにより、ゼオライト内部の未使用のイオン交換基の存在箇所にまで水分が行き渡り、イオン交換基の使用効率が高まり、ゼオライトに吸着される放射性物質量が増える。
【実施例】
【００８０】
既に説明した本発明に係る実施の形態の放射性汚染水の処理方法を用いて、放射性汚染水の処理を行なった。
[実施例１]
まず、ゼオライトを含む原水の凝集沈殿試験とろ過試験をおこなった。
ａ．使用材料
(A)ゼオライト粉末・・・イズモゼオライト（工業用、２００メッシュ、グリーンタフ（凝灰岩））・・・１０g
(B)ポリ塩化アルミニウム（PAC）・・・５０mg
(C)高分子凝集剤（クリフロック社製、製品名「PA３３１」）・・・２．５mg
(D)放射性汚染水・・・５００ml
（手順）
放射性汚染水（D）５００mlにゼオライト粉末（A）１０gを混合し、この混合液を３０分間、室温で攪拌した。さらに攪拌後の混合液にポリ塩化アルミニウム（B）5０mgを混合した。その後、５００ccビーカを使用し、ジャーテスターにて１５０rpm、６０秒間撹拌した。
【００８１】
その後、高分子凝集剤（C）2.5mgを添加して５００ccビーカを使用しジャーテスターにて１２０rpm、６０秒間撹拌し、放射性物質が吸着したゼオライト粉末を凝集沈殿させた。この凝集沈殿は、添加から６０秒間静置することにより行い、また、静置しているときのゼオライト粉末の沈降速度、フロック性、上澄水pH及び上澄濁度を計測した。この計測結果を図４に示す。
【００８２】
さらに、凝集沈殿後の処理液について、スラッジの量（図３（e）参照）を測定し、固形分と水分とを調べるとともに（図３（ａ）〜（c）参照）、ヌッチェ試験をおこなった（図３（d）参照）。
[実施例２]
実施例２では、PAC濃度を２００mg/Lとした以外は実施例１と同様に試験を行い、そのときのゼオライト粉末の沈降速度、フロック性、上澄水pH及び上澄濁度を計測等した。この結果を図４に示す。
[実施例３]
実施例３では、ゼオライト濃度を１０，０００mg/Lとした以外は実施例１と同様に試験を行い、そのときのゼオライト粉末の沈降速度、フロック性、上澄水pH及び上澄濁度を計測等した。この結果を図４に示す。
[実施例４]
実施例４では、ゼオライト濃度を１０，０００mg/L 、PAC濃度を２００mg/Lとした以外は実施例１と同様に試験を行い、そのときのゼオライト粉末の沈降速度、フロック性、上澄水pH及び上澄濁度を計測等した。この結果を図４に示す。
[実施例５]
実施例５では、ゼオライト濃度を５，０００mg/Lとした以外は実施例１と同様に試験を行い、そのときのゼオライト粉末の沈降速度、フロック性、上澄水pH及び上澄濁度を計測等した。この結果を図４に示す。
[実施例６]
実施例６では、ゼオライト濃度を５，０００mg/L 、PAC濃度を２００mg/Lとした以外は実施例１と同様に試験を行い、そのときのゼオライト粉末の沈降速度、フロック性、上澄水pH及び上澄濁度を計測等した。この結果を図４に示す。
（凝集沈殿試験の結果）
図４に示すように、ゼオライト濃度に比例して汚泥化しやすくなり（フロック性が高まり）、ゼオライト濃度を２０，０００mg/Lとした実施例１，２では、沈降速度が２０m/h、フロック性が実施例１〜６の中で最高となり好適な結果が得られた。
【００８３】
ここで、図４中、フロック性について、記号「◎」は「高」、記号「〇」は「中」、記号「△」は「低」を意味する。
【００８４】
一方、凝集沈殿後の上澄水の濁度については、PAC濃度を２００mg/Lとした実施例２において特に低いものとなった。
【００８５】
以上より、実施例２のゼオライト２０，０００mg/L、PAC濃度２００mg/Lとする条件が最も好ましい結果となった。
【００８６】
なお、上記実施例で用いた２００メッシュのゼオライトを、より小さいメッシュサイズ（より大径）のゼオライトとした結果、図４と似た傾向の結果が得られた（図示省略）。
【００８７】
一方、図３に示すように、各処理段階における放射性汚染水中の固形分と水分を見てみると、ゼオライトを混合した原水では、固形分が約１％、水分が約９９％となっている（図３（ａ）参照）。そして、凝集沈殿工程を経たものでは、固形分が約１５％、水分が約８５％となり（図３（b）参照）、フィルタープレスを経たものでは、固形分が約５０％、水分が約５０％となる（図３（c）参照）。なお、図３に関する放射性汚染水中の固形分と水分の計測結果について、実施例２〜６では最終的に実施例１と同一となることから図示を省略した。
【００８８】
凝集沈殿工程のみを経た放射性汚染水であっても、ある程度の固液分離されるといえるが、さらにフィルタープレスを行うことで、好適に脱水処理を行うことができる。したがって、一連の工程を経る固液分離が望ましい。
【００８９】
ところで、フィルタープレスを経たものであっても水分が約５０％残存し、この水分に含まれる放射性物質についてはフィルタープレスにより最終的な吸着としてゼオライト内部の未使用のイオン交換基に吸着されることとなる。
【００９０】
以上、本発明の放射性汚染水の処理方法および処理システムを実施の形態及び実施例１〜６に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施の形態及び実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００９１】
例えば、互いに異なる平均粒度のゼオライト粉末の複数群を用いてもよい。これらを同時にフィルタープレスすることで小径で粒が揃っているゼオライトの汚泥をろ過する場合よりも、ゼオライトブロックを濾布からの剥離性を高めることができる。
【００９２】
フィルタープレス後のゼオライトのケーキについて、例えば6Mの塩酸(200ml)で30min，そして１％NaCl+0.1％、NaCl溶液(200ml)で30minさらに純水(200ml)で30minの洗浄する条件で洗浄し、この洗浄で溶出される洗浄液をさらに濃縮分離して埋め立て等の処理をしてもよい。この場合には、処理したゼオライトケーキは再利用することができる。
【００９３】
また、さらに、使用後のゼオライト粒子をより小径に粉砕してゼオライト粒子内部の未使用のイオン交換基を露出させて再利用してもよい。
【００９４】
貯留層７Bにその内部に貯留される放射性汚染水の濁度を検出する濁度計を設けて、放射性汚染水の濁度を運転最中に監視するとともに、この濁度に応じて、バルブV10，V９の開度や送出ポンプ１４´の送出量を制御して、貯留層７Bから管Iを通じて混合塔６の上流側に還流させるスラッジの量を自動的に調整するようにしてもよい。
【００９５】
さらに、PAC投入装置１３の送出可変ポンプ１３Bを凝集沈殿槽７のpHメータ７Eに接続して、凝集沈殿槽７の放射性汚染水の上澄水のpH値に応じて、このpH値が６．５に近づくように送出可変ポンプ１３Bの送出量を調整するようにしてよい。
【符号の説明】
【００９６】
１    処理システム
２    介所枡
３    前処理水槽
３C   タンク隔壁
４    吸着槽
４A   攪拌装置
５    中和・原水槽
５A   攪拌装置
６    混合塔
７    凝集沈殿槽
７A   ジェット式ノズル
７B   貯留槽
７C   搬送装置
８    処理水槽
９    汚泥貯留槽
９A   攪拌装置
９B   給水装置等
１０  フィルタープレス
１１  ゼオライト投入装置
１２  苛性ソーダ投入装置
１３  PAC投入装置
１４  炭酸ガス投入装置
１５  高分子凝集剤投入装置
１７  布洗浄装置
【図１】
2013050418.tif 000003
【図１Ａ】
2013050418.tif 000004
【図２】
2013050418.tif 000005
【図３】
2013050418.tif 000006
【図４】
2013050418.tif 000007